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2012 | Buch

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Technische Fluidmechanik

verfasst von: Herbert Sigloch

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses erfolgreiche Lehrbuch erscheint jetzt in der 8. aktualisierten Auflage. Es vermittelt die Grundlagen der Fluidmechanik und deren praxisbezogene Anwendung, geht jedoch über eine Einführung hinaus. Die strömungstechnischen Phänomene sind nicht nur beschrieben und mathematisch exakt oder falls dies nicht möglich, näherungsweise dargestellt, unterstützt durch Messwerte sowie auch weitgehend physikalisch begründet. Zum besseren Verständnis sind die Erscheinungen der Fluidmechanik ausgehend von der Festkörpermechanik veranschaulicht. Dabei werden Analogien zu anderen Fachgebieten aufgezeigt. Dargestellt sind die Statik und Dynamik sowohl der Flüssigkeiten als auch der Gase und Dämpfe. Bei der Gasdynamik sind Unterschall- und Überschallströmungen einbezogen. Eine Einführung in die moderne numerische Strömungsmechanik - die Computational Fluid Dynamics (CFD) - ergänzt den Stoff. Hinzu kommen 100 Übungsbeispiele mit kompletten Lösungen. Der Anhang enthält technisch wichtige Tabellen sowie Diagramme für Stoffgrößen und Beiwerte der Strömungstechnik.

Das Buch richtet sich sowohl an Studierende der Ingenieurwissenschaften als auch an Ingenieure in den Bereichen Strömungstechnik und Strömungsmaschinen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Allgemeines

Zusammenfassaug

Jeder Zweig der Wissenschaft prägt seine eigene Sprache. So auch die Fluidmechanik. Die wichtigsten Begriffe, Einheiten und Formelzeichen sind genormt. Die Normen, die das Gebiet der Technischen Fluidmechanik berühren, sind im Anhang (Tabelle 6-1) aufgeführt.

Herbert Sigloch

2. Fluid-Statik (Hydro- und Aerostatik)

Zusammenfassaug

Fluide bilden Begrenzungsflächen (Grenzflächen) gegenüber festen Körpern und gegenüber solchen anderen Fluiden, mit denen ein Vermischen nicht stattfindet.

Herbert Sigloch

3. Fluid-Dynamik, Grundlagen (Hydro- und Aerodynamik)

Herbert Sigloch

4. Strömungen ohne Dichteänderung (quasi-inkompressible Strömungen)

Zusammenfassaug

Bei der Strömung realer Fluide, mit oder ohne Energieumsetzung, treten Verluste durch Reibung und Turbulenz (Wirbel) auf. Die dabei verloren gehende Strömungsenergie (Verlustenergie) wird in Wärme- und meist unbedeutende Schallenergie umgesetzt. Während die Geräuschenergie stört, beeinflusst die Erwärmung, insbesondere bei inkompressiblen Fluiden, den Strömungsverlauf meistens nicht. Diese durch innere Reibung und Impulsaustausch (Turbulenz) letztlich in Wärme umgesetzte mechanische Energie, die Dissipation (dissipieren), wird als Verlustenergie Y _V bezeichnet. Y _V ist dabei ebenfalls auf die Masseneinheit bezogen, also die spezifische Verlustenergie. Mechanische Energie wird auch als geordnete Energie (hochwertig) und Wärme als ungeordnete Energie (geringerwertig) bezeichnet. Dissipation ist daher, molekular betrachtet, die Umsetzung von kinetischer Energie der geordneten Teilchenbewegung der Strömung in die ungeordnete der Thermik (molekülbedingter Impulsübertrag, Abschnitte 1.3.3.1 und 3.3.2).Dissipation ist somit – thermodynamisch ausgedrückt – die Umwandlung von entropiefreier Energie (mechanischer) in entropiebehaftete (Wärme).

Herbert Sigloch

5. Strömungen mit Dichteänderung (Gasdynamik)

Zusammenfassaug

Während, wie ausgeführt, die Volumenänderung, verursacht durch Ändern des Druckes und der Temperatur, bei strömenden Flüssigkeiten fast immer vernachlässigt werden kann, ist dies bei Gasen und Dämpfen nur bei kleinen Geschwindigkeiten zulässig. Nach Abschnitt 1.3.1 ist die Kompressibilität bei Gasen und Dämpfen in Strömungen bis zu MACH-Zahlen von etwa 0,3 vernachlässigbar. Bei höheren Ma-Zahlen ist die oft erhebliche Volumenänderung kompressibler Fluide in Abhängigkeit von Druck und Temperatur zu berücksichtigen. Dabei können sich Druck und Temperatur verändern infolge Wärmezufuhr/-abfuhr von/nach außen durch Wärmeübertragung oder von innen durch Verbrennung sowie Dissipation (Umsetzung von Strömungsenergie in Reibungswärme) als auch durch Umwandlung von thermischer Energie in Strömungsenergie bzw. umgekehrt.

Herbert Sigloch

6. Anhang

Herbert Sigloch

7. Lösungen der Übungsbeispiele

Herbert Sigloch

8. Schrifttum

Herbert Sigloch

Backmatter

Titel: Technische Fluidmechanik
verfasst von: Herbert Sigloch
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-22845-2
Print ISBN: 978-3-642-22844-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-22845-2

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